將信息設(shè)備縮小到原子尺度引起了使用單個(gè)自旋作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基本單元的興趣。這需要精確檢測(cè)和控制自旋狀態(tài)以及更好地理解自旋-自旋相互作用。
梨花女子大學(xué) (QNS) IBS 量子納米科學(xué)中心的科學(xué)家們有史以來第一次在掃描隧道顯微鏡中使用電子自旋共振對(duì)單個(gè)分子的自旋進(jìn)行了成像。本月發(fā)表在《自然化學(xué)》上的這項(xiàng)成就利用合成化學(xué)的力量來控制分子的電子自旋。
掃描隧道顯微鏡 (STM) 能夠以其他技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的水平逐個(gè)原子地觀察精確的原子結(jié)構(gòu)。本研究使用應(yīng)用于 STM 尖端的電微波來驅(qū)動(dòng)單個(gè)分子上的電子自旋共振 (ESR)，并使用該技術(shù)研究?jī)蓚€(gè)分子之間的磁相互作用。
“在原子尺度的量子控制研究中使用單個(gè)分子總是具有很高的興趣和重要性。這項(xiàng)工作揭示了非定域自旋之間一些有趣的磁相互作用，這對(duì)于開發(fā)基于分子的自旋電子器件至關(guān)重要，”該論文的第一作者張學(xué)博士說。
Fe、Ti 原子和 FePc 分子共同沉積在銀基板上生長(zhǎng)的氧化鎂薄膜表面。然后使用配備 ESR 功能的 STM 對(duì)它們進(jìn)行成像和探測(cè)。這項(xiàng)工作將 ESR 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)從單個(gè)原子擴(kuò)展到了更廣泛的物質(zhì)類別——磁性分子，這為對(duì)單個(gè)磁性分子進(jìn)行量子控制帶來了更多的可能性。
電子自旋共振在生物學(xué)和化學(xué)中被廣泛用于確定未知分子的結(jié)構(gòu)并測(cè)量這些分子中自旋的動(dòng)態(tài)特性。ESR 是磁共振成像 (MRI) 的近親，大多數(shù)人在醫(yī)院就診時(shí)都熟悉它。ESR 也是新興的量子相干納米科學(xué)研究領(lǐng)域的重要工具，在該領(lǐng)域中，自旋的量子特性被用于量子計(jì)算和量子信息科學(xué)。
“令人印象深刻的是，可以用納米電子伏特精度的能量分辨率來研究分子間相互作用。當(dāng)然，我們應(yīng)該用這種奇妙的 ESR-STM 技術(shù)探索更多的未知數(shù)，”QNS 的 Yu Wang 說。
標(biāo)簽：
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除！